玉米是我國(guó)種植面積最大、總產(chǎn)最高的農(nóng)作物，對(duì)我國(guó)糧食安全有重要影響。改革開放以來，畜牧業(yè)快速發(fā)展，玉米需求急劇增長(zhǎng)，提高玉米產(chǎn)量是我國(guó)玉米生產(chǎn)長(zhǎng)期以來首要任務(wù)。選育與應(yīng)用耐密高產(chǎn)廣適品種是玉米增產(chǎn)的關(guān)鍵，但我國(guó)玉米品種存在單產(chǎn)水平低、耐密抗逆性差、適應(yīng)性窄等瓶頸問題。在科技部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、北京市科委、國(guó)家自然基金委和中國(guó)農(nóng)科院等上級(jí)有關(guān)部門的大力支持下，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所黃長(zhǎng)玲研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)上述問題，從1993年開始，歷經(jīng)漫長(zhǎng)的23年持續(xù)不斷年復(fù)一年的努力，終于獲得“耐密高產(chǎn)廣適玉米新品種中單808和中單909培育與應(yīng)用”國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，為我國(guó)玉米種業(yè)水平的提高，國(guó)家糧食安全作出重要貢獻(xiàn)。

確立“三高三抗”耐密高產(chǎn)廣適育種新思路

　　黃長(zhǎng)玲團(tuán)隊(duì)針對(duì)玉米群體密度的增加玉米單穗粒重、結(jié)實(shí)率降低，抗倒伏、抗病、抗旱能力下降的問題，確立“三高三抗”（高密度、高穗粒重、高結(jié)實(shí)率、抗倒伏、抗病、抗旱）的耐密育種新思路，選用耐密抗逆性優(yōu)良的亞熱帶種質(zhì)作為基礎(chǔ)材料，基于Dhn1和 Rsp41、Gln1-3、Dwarf8基因的功能位點(diǎn)和玉米抗絲黑穗病主效QTL，開發(fā)緊密連鎖的標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)對(duì)耐旱、耐低氮、高收獲指數(shù)和抗玉米絲黑穗病育種材料分子標(biāo)記輔助選擇。在早代（S1代）高密度種植（每畝6000-8000株）育種材料，篩選豐產(chǎn)性好，抗倒伏能力強(qiáng)的后代；結(jié)合穿梭育種對(duì)耐旱性、耐瘠薄和抗病性進(jìn)行表型選擇；對(duì)高代材料（S6代）進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)群劃分和增密（比常規(guī)密度高15%）配合力測(cè)定，結(jié)合高密度表型選擇與分子標(biāo)記基因型鑒定技術(shù)，建立高效玉米育種技術(shù)體系。創(chuàng)制的優(yōu)良自交系15個(gè)已被多個(gè)單位利用。

解決“密植”與“大穗”矛盾

　　我國(guó)西南地區(qū)是我國(guó)重要玉米產(chǎn)區(qū)，該區(qū)氣候復(fù)雜，生態(tài)多樣，缺少耐密高產(chǎn)玉米品種，品種種植密度長(zhǎng)期維持在每畝2000-3000株的水平。黃長(zhǎng)玲研究員利用團(tuán)隊(duì)建立的高效玉米育種技術(shù)體系，以國(guó)內(nèi)外優(yōu)良玉米為基礎(chǔ)材料，在北京、海南、云南進(jìn)行穿梭育種，以“三高三抗”為核心指標(biāo)，結(jié)合分子標(biāo)記輔助選擇，選育出株型緊湊、長(zhǎng)穗粗穗、耐瘠薄玉米自交系NG5和根系發(fā)達(dá)、耐旱（抗旱指數(shù)綜合評(píng)價(jià)值0.899）、抗病性好（抗莖腐病、大小斑病、紋枯病和絲黑穗?。┳越幌礐L11，組配育成耐密高產(chǎn)廣適全國(guó)農(nóng)業(yè)主導(dǎo)品種中單808，引領(lǐng)了大穗密植育種的方向。

　　該品種突出的特性有：高產(chǎn)耐密，在國(guó)家西南區(qū)試畝產(chǎn)632.8公斤比對(duì)照增產(chǎn)19.7%，位于參試品種第1位，是至今為止西南國(guó)家區(qū)試品種比對(duì)照增產(chǎn)幅度最高的玉米新品種；2007年在貴州省創(chuàng)該省畝產(chǎn)934.9公斤的最高紀(jì)錄。2009年在云南省創(chuàng)畝產(chǎn)1083.6公斤的高產(chǎn)典型。在遵義市比常規(guī)種植密度提高30%（增加1000株）的情況下，畝產(chǎn)647.1公斤，增產(chǎn)幅度達(dá)39.3%。在遵義、銅仁和凱里3點(diǎn)在畝4400株高密度下，結(jié)實(shí)性好，單株產(chǎn)量最高（193.7克），比西南主栽品種臨奧1號(hào)與先玉508分別高18.3%和13.3%；抗病性好，抗莖腐病，中抗大小斑病、紋枯病；抗旱性強(qiáng)，耐旱指數(shù)為0.67，比國(guó)家區(qū)試對(duì)照品種農(nóng)大108（0.43）提高了35.8%；適宜區(qū)域廣，通過國(guó)家和5個(gè)省市審（認(rèn)）定，適宜10個(gè)省市推廣種植。中單808克服了大穗品種不耐密的矛盾，實(shí)現(xiàn)單株產(chǎn)量與耐密抗逆性的協(xié)同改良，引領(lǐng)大穗密植育種方向。

　　團(tuán)隊(duì)還對(duì)中單808小穗和小花分化期的雌穗開展了分子機(jī)制研究，結(jié)果表明，NG5和CL11等位基因的加性表達(dá)將基因表達(dá)調(diào)節(jié)到了最優(yōu)范圍，是中單808雜種優(yōu)勢(shì)產(chǎn)生的重要原因；父本NG5優(yōu)異等位基因主要參與了穗發(fā)育中的氮代謝過程，對(duì)雜種優(yōu)勢(shì)做出了重要貢獻(xiàn)，初步揭示了該品種高產(chǎn)的分子機(jī)理，為今后的育種工作提供了理論指導(dǎo)。

實(shí)現(xiàn)群體產(chǎn)量和耐密抗逆性的協(xié)同改良

　　我國(guó)黃淮海地區(qū)是我國(guó)第二大玉米產(chǎn)區(qū)，該區(qū)一年兩季，氣候多變，高溫、耐陰雨寡照、莖腐病和穗腐病重，倒伏頻發(fā)，上世紀(jì)末本世紀(jì)初種植密度長(zhǎng)期維持在每畝3000-4000株的水平，缺乏耐密高產(chǎn)廣適玉米品種。黃長(zhǎng)玲研究員在中單808選育獲顯著進(jìn)展后，又針對(duì)黃淮海玉米品種耐密性與抗倒性及結(jié)實(shí)性矛盾等瓶頸問題，提出了以優(yōu)良外引種質(zhì)為材料進(jìn)行改良創(chuàng)新的想法。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在每畝8000株高密度條件下，以“三高三抗”為核心指標(biāo)，結(jié)合分子標(biāo)記輔助選擇，選育出耐密抗倒結(jié)實(shí)性好玉米自交系HD568，并選育出全國(guó)農(nóng)業(yè)主導(dǎo)品種中單909，實(shí)現(xiàn)群體產(chǎn)量和耐密抗逆性的協(xié)同改良。

　　該品種的主要特性有：高產(chǎn)，國(guó)家黃淮海區(qū)試平均畝產(chǎn)630.5公斤，比對(duì)照鄭單958增產(chǎn)5.1%；2014年在新疆創(chuàng)畝產(chǎn)1376公斤高產(chǎn)典型；在2010-2015年在53個(gè)點(diǎn)次中有38個(gè)畝產(chǎn)超過1000公斤。2012-2016年在黃淮海和北方玉米主產(chǎn)區(qū)130個(gè)點(diǎn)次的聯(lián)合試驗(yàn)中，中單909收獲指數(shù)高于鄭單958，每畝5000株的高密度種植條件下比對(duì)照分別增產(chǎn)5.6%和7.5%。耐密抗倒，2010年國(guó)家生產(chǎn)試驗(yàn)中，該品種倒伏倒折率之和為1.5%，小于鄭單958（3.9%）。2012年在黃淮海區(qū)多點(diǎn)密度梯度鑒定試驗(yàn)中，中單909在每畝6250株的高密度條件下倒伏倒折率分別為0.24%和1.31%，低于鄭單958（1.04%和2.55%），表現(xiàn)出優(yōu)異的耐密性和抗倒性。廣適抗逆，該品種通過國(guó)家黃淮海和北方3?。▍^(qū)）審（認(rèn)）定，適宜在11個(gè)省（區(qū)）推廣種植，接種鑒定抗大斑病，中抗彎孢菌葉斑病，中抗瘤黑粉病。中單909克服了密植和抗倒伏的矛盾，實(shí)現(xiàn)群體產(chǎn)量和耐密抗逆性的協(xié)同改良。

　　團(tuán)隊(duì)對(duì)中單909耐密增產(chǎn)的優(yōu)良特性進(jìn)行分析認(rèn)為，該品種葉面積指數(shù)大小適宜，最大值出現(xiàn)早，高值持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。每畝3000、6000和9000株種植密度下花后光合勢(shì)比例高，為63.1%、60.0%和59.7%，分別比鄭單958高10.5%、6.0%和6.2%，總干物質(zhì)及生殖器官干物質(zhì)快速積累持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，為高產(chǎn)提供充足的“源”；在高密度下粒葉比較高，源庫協(xié)調(diào)性好是中單909實(shí)現(xiàn)密植增產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。蛋白組學(xué)研究表明，雙親的優(yōu)異等位基因主要參與了碳水化合物合成和氮代謝過程，活躍的碳氮代謝是中單909實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的主要原因，利用中單909RIL群體對(duì)穗位葉、穗部及籽粒等相關(guān)性狀的QTL定位結(jié)果表明，高密度特異表達(dá)的QTL（qLAc7-1、qLWc9-1、qLLc8-1等）對(duì)耐密增產(chǎn)做出了重要貢獻(xiàn)，揭示了該品種耐密高產(chǎn)的分子機(jī)理。

創(chuàng)建高效種子生產(chǎn)和精準(zhǔn)栽培推廣技術(shù)體系

　　黃長(zhǎng)玲團(tuán)隊(duì)針對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)流程生產(chǎn)的種子純度低、退化嚴(yán)重等問題，創(chuàng)建了“99”種子精益生產(chǎn)體系。利用“四九”純（99.99%）種子繁育和檢測(cè)技術(shù)、種子低損傷加工技術(shù)、種子常溫干冰儲(chǔ)藏技術(shù)，確保基礎(chǔ)親本種子純度>99.99%，比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)提高1個(gè)數(shù)量級(jí)；制種用親本種子純度>99.9%，比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)提高1個(gè)數(shù)量級(jí)；商品種子純度>99%，比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)提高3個(gè)百分點(diǎn)且高于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家水平，研制以增密種植為核心的技術(shù)體系，使制種產(chǎn)量平均提高5%以上，平均種子生產(chǎn)成本降低5%以上，種子質(zhì)量達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。

　　研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)我國(guó)玉米新品種“盲目”推廣、事故頻發(fā)、效率低的現(xiàn)實(shí)，基于環(huán)境評(píng)價(jià)、品種認(rèn)知、精細(xì)區(qū)劃，創(chuàng)建農(nóng)作物新品種精準(zhǔn)推廣體系。在品種推廣中，利用玉米抗倒性檢測(cè)環(huán)境選取方法、多環(huán)境測(cè)試數(shù)據(jù)空間插值分析、多環(huán)境測(cè)試作圖分析方法、玉米品種多環(huán)境測(cè)試數(shù)據(jù)最優(yōu)相對(duì)轉(zhuǎn)化方法，研制新品種精準(zhǔn)推廣信息系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)。使新品種推廣風(fēng)險(xiǎn)降低2-5倍，生命期延長(zhǎng)1-2倍。

　　該成果創(chuàng)新高效玉米育種技術(shù)，創(chuàng)制優(yōu)良新自交系，育成耐密高產(chǎn)廣適新品種中單808和中單909，創(chuàng)建生產(chǎn)技術(shù)體系。兩品種累計(jì)推廣超過1億畝，增收糧食53.1億公斤；5家種子企業(yè)開發(fā)品種銷售額23.6億元，實(shí)現(xiàn)了大面積推廣，取得顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。